【手続補正書】
【提出日】平成18年1月17日(2006.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】        明細書
【発明の名称】    液滴吐出ヘッド用ノズルプレート、その製造方法、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  基材上にＮｉ−ＦＥＰ（テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体）の共析めっき層からなる表面層を有し、該表面層の最表面に加熱処理により形成されたＦＥＰの疑似表面層を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド用ノズルプレート。
【請求項２】  基材が導電化処理を施されたポリイミド樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド用ノズルプレート。
【請求項３】  基材が金属材料からなることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド用ノズルプレート。
【請求項４】  基材を構成する金属材料が、擬似表面層を形成するための加熱処理後に２７０Ｈｖ以上のマイクロビッカース硬度を有する金属材料であることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘッド用ノズルプレート。
【請求項５】  基材が非晶質を含むＮｉめっき膜からなることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド用ノズルプレート。
【請求項６】  請求項１乃至５のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッド用ノズルプレートを製造する方法であって、基材上にＮｉ−ＦＥＰの共析めっき層を形成した後、260℃以上、320℃以下の温度範囲で加熱することによりＦＥＰの疑似表面層を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッド用ノズルプレート製造方法。
【請求項７】  請求項１乃至５のいずれか１項記載のノズルプレートを具備して液滴吐出ヘッド。
【請求項８】  請求項７に記載の液滴吐出ヘッドを具備してなる画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置等に用いられるインクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドに係り、詳しく、液滴吐出ヘッド用のノズルプレート及びその製造方法、さらには液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェット方式によるプリンター、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置は、カラー化が容易である、騒音が小さいなどの利点を背景として普及が著しい。インクジェット方式の中でも、印字記録の必要なときにのみインク滴を吐出する、いわゆるドロップオンデマンド型のものが、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため主流となっている。
【０００３】
一般に、ドロップオンデマンド型のインクジェット方式に用いられるインクジェットヘッドは、複数のノズルが形成されたノズルプレートと、各ノズルに連通するインク液室と、各インク液室内のインクを加圧するためのエネルギー発生手段（圧電素子などの電気機械変換素子、ヒータなどの電気熱変換素子など）とを備え、エネルギー発生手段で発生したエネルギーでインク液室内のインクを加圧してノズルからインク滴（液滴）を吐出させるタイプ（液滴吐出ヘッド）が主流となっている。
【０００４】
最近のインクジェット記録装置などは、印字の高品質化、高速化および省電力化などが求められている。印字の高品質化に関しては、圧電素子あるいは電機熱変換素子を利用したインクジェットヘッドのいずれの場合でも、ノズル形状による吐出性能の影響が大きく、そのさらなる改善が求められている。ノズル内の形状による吐出への影響は、エネルギー発生手段からインクへのエネルギーの伝播の仕方や、インクがノズルを通って滴となる過程に影響を及ぼし、その結果として、印字品質に大きな影響を及ぼすのであって、高品質な画像を得るためには、飛翔するインク滴の形状を一定にコントロールしながら、一方向にのみインク滴を吐出させる必要がある。
【０００５】
インク滴を、その形状を一定にコントロールしながら一方向にのみ吐出させるためには、吐出滴のノズルプレートから離れる際の形状が重要である。ノズルプレート離脱時のインク滴の形状を均一にするためには、ノズル周囲のインクの濡れ性を均一にする必要がある。すなわち、ノズルプレートの周囲のインク濡れ性が不均一であると、ノズルプレートより離脱するインク滴の末端部に作用する界面張力がノズル周方向で不均一になるため、ノズルプレートに対し垂直かつ一定な方向にインク滴が吐出されなくなるからである。
【０００６】
一方、吐出の安定性を得るためにノズル周囲のインクの濡れ性を均一に高くすると、短い間隔で複数の吐出孔を配列したマルチノズルヘッドでは、ノズル表面でのメニスカスの相互干渉が生じるようになり、安定した噴射特性が得られなくなり、ノズル配列の高密度化が困難になるという別の問題が生じる。
【０００７】
よって、印字の高品質化のためには、ノズルの周囲を均一な撥インク性に維持することが重要である。印字の高品質化のためにインクの組成、特に、界面活性剤の種類や量が検討されているが、このような種々の界面活性剤が添加されたインクに対して撥インク性を有する撥インク層をノズル周囲に形成することが重要である。
【０００８】
このような撥インク層としてはフッ素樹脂−金属による共析めっき層が知られている（特開平7-138763、特開平7-246707、特開平11-58746、特開平11-91090、特公2000-6422など）。特に、ＮｉとＰＴＦＥ（４フッ化ポリエチレン）の共析めっき層が一般的である。Ｎｉ−ＰＴＦＥ共析めっき層を加熱することで、撥インク性が向上、安定化することも知られている。これは、共析めっき膜表面上のＰＴＦＥ粒子の一部が溶解・溶融し、緻密ではないが擬似的なＰＴＦＥの最表層が形成されるからである。共析めっきの下地としては、表層を導電化したポリイミド樹脂や、Ｎｉなどの金属が採用される。特に、Ｎｉはフォトリソグラフィーによる非導電性パターンとＮｉめっき工法との組合せで精密な加工が比較的容易にできるため、採用されることが多い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェットヘッド用ノズルプレートなど、一般に液滴吐出ヘッド用ノズルプレートは、液室内インク（記録液）加圧時の圧力による変形を減らし、また、振動によるノズル間相互干渉を生じさせないために、高い剛性を求められる。しかし、Ｎｉ−ＰＴＦＥ共析めっき層を表面層として有するノズルプレートにおいては、共析めっき層中のＰＴＦＥを十分に溶融・溶解させる加熱処理を行うと、ノズルプレートの剛性を左右する下地材料の物性に好ましくない影響が生じるという問題があった。具体的には、ポリイミド樹脂ベースのノズルプレートの場合、ＰＴＦＥの加熱・溶融処理により、ポリイミド樹脂自体の変形等の劣化が生じてしまう。Ｎｉめっき膜ベースのノズルプレートでは、剛性が低下し、脆性が高くなるという問題があり、そのことが量産性を低下させるという問題もあった。
【００１０】
ちなみに、Ｎｉ-ＰＴＦＥ共析めっきの場合、ＰＴＦＥの融点は約330℃であるので、共析めっき表面のＰＴＦＥをむらなく溶融してＰＴＦＥの疑似表面層を形成するには約350℃の３０分から１時間程度の加熱処理が必要で、加熱による基材の物性変化が顕著である。
【００１１】
例えば、ポリアミドイミド樹脂(ＰＡＩ)やポリイミド樹脂(ＰＩ）をノズルプレートの基材として用いた場合に、加熱による基材の変化をＤＳＣ(示差走査熱量測定）により調査した結果を図５に示す。ＰＡＩでは220℃近辺から酸化劣化が開始し、ＰＴＦＥの加熱溶融処理後は炭化してしまうため、ノズルプレートを作製できない。ＰＩでは、ＰＡＩの様な酸化劣化は生じないが、ＰＴＦＥの加熱溶融処理後の変形が大きいため、使用に耐えるようなノズルプレートは得られない。
【００１２】
また、硫黄元素を分子内に持つ有機添加剤、あるいは、ベンゼン環骨格を有する有機添加剤を含むめっき液で加工したＮｉめっき膜を基材として用いた場合、ＰＴＦＥの加熱溶融処理前は基材に非晶性部分が存在するが、処理後では結晶が成長すると同時に非晶質性が損なわれ、結果的に、加熱溶融処理前よりも硬さが低下し、かつ、脆性は上昇傾向となる。Ｎｉめっき膜の加熱処理による硬さの変化を図６に示す。未加熱時にはマイクロビッカース硬度は490Ｈｖ程度であったが、350℃で１時間の加熱処理後には235Ｈｖ程度まで低下し、ノズルプレートに必要な強度が得られない。また、加熱温度が高くなるほど基材の脆性が高くなる。４mm径のＮｉ棒を用いた実験では、図７に示すように、350℃で１時間の加熱処理後は破断が生じてしまう。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑み、Ｎｉ−フッ素化合物の共析めっき層の撥インク性を充分に引き出すべく加熱・溶融処理を実施しても剛性、脆性などの面での特性低下が少なく、したがって、安定した吐出が可能であり、かつ量産性の低下がないノズルプレートとその製造方法、さらにはその液滴吐出ヘッド及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、請求項１記載のように、ノズルプレートの表面層としてＮｉ−ＦＥＰ（テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体）の共析めっき層を用いる。表面層の下地となる基材としては、表面に導電性を付与したポリイミド樹脂のフィルム（請求項２）、Ｎｉなどの金属材料のプレート（請求項３，４）、又は、非晶質を含むＮｉめっき膜（請求項５）が用いられる。また、本発明のノズルプレートは、Ｎｉ−ＦＥＰ共析めっき層の最表面に加熱処理により形成されたＦＥＰの擬似表面層を有するが、そのための加熱処理は260℃以上、320℃以下の温度範囲で行われる（請求項６）。さらに、本発明においては、このようなノズルプレートを具備してなる液滴吐出ヘッド、及び、このような液滴吐出ヘッドを具備してなる画像形成装置を提供する（請求項７、８）。
【００１５】
ＦＥＰは、ＰＴＦＥよりも引っ張り強さなど強度面で弱いが、ＰＴＦＥと同等の良好な撥インク性を有する。また、ＦＥＰは、ＰＴＦＥより融点が60℃程度低いので、Ｎｉ−フッ素化合物の共析めっき層の撥インク性を充分に引き出すための加熱処理を低い温度で実施できるため、十分な撥インク性を確保しつつノズルプレートの基材の硬度低下、変形を抑制することができ、吐出性能の安定した、かつ、組立時のハンドリング性も良好なノズルプレートを実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施例を、その製造方法とともに説明する。また、本発明の理解を容易にするため、いくつか比較例もあわせて説明する。
【００１７】
《実施例１》
本実施例のノズルプレートについて図１及び図２を参照して説明する。
【００１８】
まず、ラウンド形状を有するノイズプレート・ベースを作成する。図１（ａ）に示すように、ＳＵＳ基板１０１（少なくとも表面が導電性を有する任意の基板を用い得る）上にフォトレジスト膜１０２を形成し、このフォトレジスト膜１０２に対しマスクを用いた露光、現像、リンス、硬化の工程を経て図１（ｂ）に示すような膜厚1.1μｍのレジストパターン１０３を形成する。次にＮｉめっきを実施して、図１（ｃ）に示すようにＮｉめっき膜１０４を形成する。その後、図１（ｄ）に示すように、ＳＵＳ基板１０１とレジストパターン１０３を剥離し、Ｎｉめっき膜１０４からなるノズルプレート・ベース１０５を作成した。Ｎｉめっき膜１０４の膜厚はノズル１０６の径が30μｍとなるように約30μｍに調整した。また、ノズル１０６は600dpiとなる様に配列した。
【００１９】
Ｎｉめっき膜の十分な硬度と光沢度（レベリングされた表面）を確保するため、上記Ｎｉめっき加工の際に用いるＮｉめっき液として、硫黄元素を分子内に持つ有機添加剤あるいはベンゼン環骨格を有する有機添加剤を含むめっき液を用いる。本実施例においては、硫黄元素を分子内に持つ有機添加剤を3.0g/lの濃度で含むめっき液を用いた。得られたＮｉめっき膜のマイクロビッカース硬度は490Hvであった。このようにＮｉめっき膜の剛性を確保することで、ノズルプレート・ベースの量産加工における取り扱いによる不具合が低減され、また、完成したノズルプレートの剛性を高め、プレート内のノズル間での相互干渉を防止し、さらに、表面のレベリングによりインクによる腐食を抑制できる。
【００２０】
なお、硫黄元素を分子内に持つ有機添加剤、あるいは、ベンゼン環骨格を有する有機添加剤としては、スルフォン酸系、スルフォンアミド系、スルフォンイミド系、クマリンやサッカリンの類およびその塩類などがある。これら硫黄元素を分子内にもつ有機物、あるは、ベンゼン環骨格を有する有機添加剤をめっき液中に添加している場合、それら有機添加剤による電析面への吸着が生るため、成長してゆくＮｉは結晶成長を阻害され、結果として電析膜中に非晶性が部分的に生ずるため、高い硬度を得られる。
【００２１】
次に、撥インク性を付与するための処理が行われる。図２（ａ）に示すように、前述の手順で作成されたノズルプレート・ベース１０５のラウンド形状を有している面（ノズル内面及び液室側の面）に、ドライフィルムレジストをラミネートし、その方向より全面露光し、現像することによって、ノズルプレート・ベース１０５のノズル内面及び液室側面を硬化ドライフィルムレジスト１０７で封止、マスキングする。その後、Ｎｉ−ＦＥＰの共析めっきを電解法により施し、図２（ｂ）に示すように、ノズルプレート・ベース１０５の吐出面側にＮｉ−ＦＥＰの共析めっき層１０８を例えば2.0μｍの膜厚に形成した。そして、図２（ｃ）に示すように、ドライフィルムレジスト剥離液とＩＰＡリンス液によりドライフィルムレジスト１０７を除去し、最後に、260℃に加熱する処理を実施することにより、Ｎｉ−ＦＥＰの共析めっき層１０８の最表面にＦＥＰの擬似表面層を形成してノズルプレートを完成した。
【００２２】
上記加熱処理により、基材としてのＮｉめっき膜内の非晶質性が損なわれノズルプレートの硬度が低下し、かつ、脆性が上昇することは前述したとおりであるが、本実施例では加熱温度が低いため硬度低下と脆性上昇は許容範囲内に抑えられる。実験によれば、加熱処理後の基材のマスクロビッカース硬度が270Hv以上であれば、ハンドリングに支障をきたすような変形や破損を生じることがなく、かつ、安定した吐出性能を持つノズルプレートを実現できる。
【００２３】
《実施例２》
本実施例のノズルプレートは、前記実施例１のノズルプレートと同じ手順で作成されたが、Ｎｉ−ＦＥＰ共析めっき層の加熱処理温度を290℃とした。
【００２４】
《実施例３》
本実施例のノズルプレートは、前記実施例１のノズルプレートと同じ手順で作成されたが、Ｎｉ−ＦＥＰ共析めっき層の加熱処理温度を320℃とした。
【００２５】
《実施例４》
本実施例においては、図３（ａ）に示すように、２００μｍ厚のポリイミド樹脂（ＰＩ）フィルム１２０にレーザー加工によりノズル１２１を開口し、さらに図３（ｂ）に示すように、吐出面側の面に（ノズル部分を除く）導電層としてＮｉ膜１２２をスパッタ法で形成することにより（導電化処理）、ノズルプレート・ベース１２３を作成した。このような導電化処理したＰＩフィルムをベースとして用いる構成は、工程数の少ないレーザー加工などによりノズルを開口できる利点がある。
【００２６】
このようにして作成したノズルプレート・ベースの吐出面上に前記実施例１と同じ手順でＮｉ−ＦＥＰ共析めっき層を形成した。ただし、共析めっきは無電解法で行った。そして、290℃の加熱処理によりＦＥＰの擬似表面層を形成してノズルプレートを作成した。
【００２７】
《比較例１》
200μｍ厚のポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）フィルムを用いて、前記実施例４と同じ手順でノズルプレート・ベースを作成し、その吐出面側の面に前記実施例４と同じ手順でＮｉ−ＰＴＦＥの共析めっき層を形成し、さらに360℃で加熱処理を行った。
【００２８】
《比較例２》
前記実施例４と同じ手順で200μｍ厚のＰＩフィルムを用いてノズルプレート・ベースを作成し、その吐出面側の面に前記実施例４と同じ手順でＮｉ−ＰＴＦＥの共析めっき層を形成し、さらに360℃の加熱処理を行った。
【００２９】
《比較例３》
前記実施例１と同じ手順でＮｉめっき膜からなるノズルプレートベースを作成し、その吐出面側の面に前記実施例４と同じ手順でＮｉ−ＰＴＦＥの共析めっき層を形成し、さらに360℃の加熱処理を実施した。
【００３０】
《比較例４》
前記実施例１と同じ手順で、Ｎｉめっき膜からなるノズルプレート・ベースにＮｉ−ＦＥＰの共析めっき層を形成し加熱処理したが、加熱処理の温度は240℃とした。
【００３１】
《評価結果》
前記各実施例及び各比較例のノズルプレートの単体評価、及び、それらノズルプレートを用いて後述の構造のインクジェットヘッドを組み立て、その吐出安定性及び組立時のハンドリングの善し悪しの評価を行った結果を図４に示す。
【００３２】
実施例１のノズルプレートは、加熱処理後のマイクロビッカース硬度が360Ｈｖであり加熱による硬度低下を抑制することができ、また、加熱によるＦＥＰの溶融が十分に行われたため撥インク性も十分であり、吐出の安定性も良好であった。変形、脆性ともハンドリングに支障をきたすものではなかった。
【００３３】
実施例２のノズルプレートも、ＦＥＰの加熱による溶融が十分に行われたため撥インク性は良好であった。また、加熱によりマイクロビッカース硬度は325Ｈｖまで低下したが、吐出の安定性は良好であり、変形、脆性ともハンドリングに支障をきたすものではなかった。
【００３４】
実施例３のノズルプレートは、ＦＥＰの加熱による溶融が十分に行われたため撥インク性は良好であった。また、加熱によりマイクロビッカース硬度は290Ｈｖまで低下したが、吐出の安定性は良好であり、変形、脆性ともハンドリングに支障をきたすものではなかった。
【００３５】
実施例４のノズルプレートは、変形破損もなく、撥インク性、吐出安定性、ハンドリング性も良好であった。
【００３６】
比較例１、２のノズルプレートは、加熱処理により変色、破損し、ノズルプレートとして使用することは不可能であった。
【００３７】
比較例３のノズルプレートは、加熱処理後のマイクロビッカース硬度が210Ｈｖまで低下し、剛性が下がったことの影響としてノズル間の相互干渉が生じ、吐出安定性がやや不安定となった。また、脆性が大きく破断しやすいため、ハンドリング性は不良であった。
【００３８】
比較例４のノズルプレートは、加熱処理後のマイクロビッカース硬度が370Ｈｖと加熱による低下を抑制することができたが、ＦＥＰの溶融が十分に行われないため撥インク性が不十分であり、その結果、吐出安定性が良くなかった。
【００３９】
なお、本発明においては、共析めっきのフッ素化合物としてＦＥＰを用いたが、その代替候補として、ＰＴＦＥよりも低融点の他のフッ素化合物、例えばＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体樹脂）、ＥＴＦＥ（四フッ化エチレン・エチレン共重合体樹脂）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン樹脂）などを挙げ得る。
【００４０】
《インクジェットヘッド》
次に、本発明の液滴吐出ヘッドの一実施例として、以上に説明したノズルプレートを使用したインクジェットヘッドの一例について、図８乃至図１０を参照して説明する。なお、ここに示す例では、圧電素子によって加圧液室を変形させて（容積を変化させて）インク滴を吐出させる方式のインクジェットヘッドであるが、ノズル対応の発熱素子で加圧室内のインクを加熱することにより吐出させる方式のインクジェットヘッドにも、本発明のノズルプレートを使用可能である。
【００４１】
図８はインクジェットヘッドの分解斜視図、図９は同ヘッドのチャンネル方向（ノズル配列方向）と直交する方向の要部拡大断面図、図１０は同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図である。
【００４２】
このインクジェットヘッドは、図８に示すように、駆動ユニット１と、液室ユニット２と、ヘッドカバー３とを備えている。駆動ユニット１は駆動部材としての絶縁性の基板１１（例えば、チタン酸バリウム、アルミナ、フォルステライトなどのセラミックス基板）の上に、エネルギー発生手段である複数の積層型圧電素子１２を列状に２列配置して接合し、これら２列の各圧電素子１２の周囲を取り囲む樹脂、セラミック等からなるフレーム部材１３を接着剤１４によって接合した構成である。複数の圧電素子１２は、インクを液滴化して飛翔させるための駆動パルスが与えられる圧電素子（これを「駆動圧電素子」という）１７と、駆動パルスが与えられずに単に液室ユニット２を基板１１に固定する液室支柱部材となる圧電素子（これを「非駆動圧電素子」という）１８とが交互に並んだ構成である。通常、長い圧電素子素材を、溝加工によって個々の圧電素子１２に分割する方法が用いられる。
【００４３】
圧電素子１２としては積層型圧電素子が用いられる。この積層型圧電素子は、例えば図９に示されるように、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）２０と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡgＰd）からなる内部電極２１とを交互に積層したものであるが、これに限られるものではない。なお、圧電素子１２を他の電気機械変換素子で置き換えることも可能である。
【００４４】
各圧電素子１２の内部電極２１は１層おきにＡgＰdからなる左右の端面電極２２，２３（２つの圧電素子列の対向する面側が端面電極２２、対向しない面側が端面電極２３）に接続される。一方、基板１１上には、図８に示すようにＮi・Ａu蒸着、Ａuメッキ、ＡgＰtペースト印刷、ＡgＰdペースト印刷等によって共通電極２４及び個別電極２５の各パターンが設けられる。そして、図９に示すように、各列の各圧電素子１２の対向する端面電極２２は導電性接着剤２６を介して共通電極２４に接続され、他方、各列の各圧電素子１２の対向しない端面電極２３は同じく導電性接着剤２６を介してそれぞれ個別電極２５に接続される。このような電気的接続を介して駆動圧電素子１７に駆動電圧を与えることによって、駆動圧電素子１７に積層方向の電界が発生し、積層方向の伸びの変位が生じる。共通電極２４は、図９にも示されるように、フレーム部材１３に設けた穴１３ａ内に導電性接着剤２６を充填することで各圧電素子に接続されたパターンの導通がとられる。
【００４５】
一方、液室ユニット２は、金属或いは樹脂の薄膜からなる振動板部材３１と、樹脂等からなる液室部材３２（図８には、作図の都合上でその一部のみ示されている）と、本発明によるノズルプレート３３から構成され、これら各部材は順次積層され、例えば熱融着により接合される。図９に示すように、振動板部材３１は、駆動圧電素子１７に対応したダイアフラム部３４と、非駆動圧電素子１８と接合される梁４１、フレーム部材１３と接合されるベース４２とを有する。振動板部材３１と圧電素子１２及びフレーム部材１３とは接着剤４９により接合される。ダイアフラム部３４は、駆動圧電素子１７と接合する島状凸部４３と、この凸部４３の周囲に形成した厚み３〜１０μｍ程度の薄膜部（ダイアフラム領域）４４とからなる。ノズルプレート３３にはインク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル３８が２列に並べて形成される。これらの３つの部材が接合されることにより、各ダイアフラム部３４を介して加圧される加圧液室３５と、この加圧液室３５の両側に位置して加圧液室３５に供給するインクを導入する共通液室３６と、加圧液室３５と共通液室３６とを連通するインク供給路３７と、加圧液室３５に連通するノズル３８とによって１つのチャンネルが形成される。この例では、チャンネルは複数個、２列に形成される。本発明によるノズルプレート３３は、前述のように、反りや脆化が抑えられハンドリング性が良好であるため、他の部材との接合組立が容易である。
【００４６】
ノズルプレート３３のインク吐出面（ノズル表面側）は、前述のように撥インク性の優れた撥インク面４７とされ、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。なお、ノズルプレート３３の周縁部は撥インク面が形成されない非撥インク処理面４８とされている。
【００４７】
駆動ユニット１と液室ユニット２とを接合後、基板１１をヘッド支持部材であるスペーサ部材（ヘッドホルダ）５０上に支持して保持し、このスペーサ部材５０の内部に配設されたヘッド駆動用ＩＣ等を有するＰＣＢ基板と駆動ユニット１の各駆動圧電素子１７に接続した各電極２４，２５とがＦＰＣケーブル５１を介して接続される。
【００４８】
また、ノズルカバー（ヘッドカバー）３は、ノズルプレート３３の周縁部及びヘッド側面を覆うための箱状のものであり、ノズルプレート３３の撥インク面４７に対応した開口部を有し、ノズルプレート３３の周縁部に残した非撥インク処理面４８に接着剤にて接合される。さらに、このインクジェットヘッドには、図示しないインクカートリッジからのインクを液室に供給するため、スペーサ部材５０、基板１１、フレーム部材１３及び振動板３１にそれぞれインク供給穴５２，５３，５４，５５が形成される。
【００４９】
このような構成のインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動圧電素子１７に駆動電圧（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、駆動圧電素子１７に積層方向の変位が生起し、振動板部材３１のダイアフラム部３４を介して加圧液室３５が加圧されて圧力が上昇し、ノズル３８からインク滴が吐出される。このとき、加圧液室３５から共通液室３６へ通じるインク供給路３７方向へもインクの流れが発生するが、断面積が狭小のインク供給路３７が流体抵抗部として働いて共通液室３６側へのインクの流れを低減し、インク吐出効率の低下を防ぐ。そして、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室３５内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室３４内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室３６に流入し、共通液室３６よりインク供給路３７を経て加圧液室３５内に充填される。そして、ノズル３８の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰し、表面張力によってインクはノズル３８の出口付近に戻されて安定状態に至り、次のインク滴吐出動作の準備が整う。
【００５０】
《インクジェット記録装置》
次に、本発明の画像形成装置の一実施例として、上に述べたようなインクジェットヘッドを用いるインクジェット記録装置の一例を図１１及び図１２により説明する。図１１はインクジェット記録装置の概略斜視説明図、図１２は同装置の内部構成を説明するための概略断面図である。
【００５１】
このインクジェット記録装置は、装置本体３０１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、それに搭載したインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）、このインクジェットヘッドにインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部３０２等を収納し、装置本体３０１の下部には前方側から多数枚の用紙３０３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイ）３０４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙３０３を手差しで給紙するための手差しトレイ３０５を開倒することができ、給紙カセット３０４或いは手差しトレイ３０５から給送される用紙３０３を取り込み、印字機構部３０２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ３０６に排紙する。
【００５２】
印字機構部３０２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド３１１と従ガイドロッド３１２とでキャリッジ３１３を主走査方向（図１２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ３１３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための前述した構成のインクジェットヘッド３１４を、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ３１３にはインクジェットヘッド３１４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ３１５を交換可能に装着している。
【００５３】
インクカートリッジ３１５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド３１４へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド３１４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【００５４】
ここで、キャリッジ３１３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド３１１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向下流側）を従ガイドロッド３１２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ３１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ３１７で回転駆動される駆動プーリ３１８と従動プーリ３１９との間にタイミングベルト３２０を張装し、このタイミングベルト３２０をキャリッジ３１３に固定しており、主走査モーター３１７の正逆回転によりキャリッジ３１３が往復駆動される。
【００５５】
一方、給紙カセット３０４にセットした用紙３０３をヘッド３１４の下方側に搬送するために、給紙カセット３０４から用紙３０３を分離給送する給紙ローラ３２１及びフリクションパッド３２２と、用紙３０３を案内するガイド部材３２３と、給紙された用紙３０３を反転させて搬送する搬送ローラ３２４と、この搬送ローラ３２４の周面に押し付けられる搬送コロ３２５及び搬送ローラ３２４からの用紙３０３の送り出し角度を規定する先端コロ３２６とを設けている。搬送ローラ３２４は副走査モータ３２７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００５６】
そして、キャリッジ３１３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ３２４から送り出された用紙３０３をインクジェットヘッド３１４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材３２９を設けている。この印写受け部材３２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３０３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３３１、拍車３３２を設け、さらに用紙３０３を排紙トレイ３０６に送り出す排紙ローラ３３３及び拍車３３４と、排紙経路を形成するガイド部材３３５，３３６とを配設している。
【００５７】
記録時には、キャリッジ３１３を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド３１４を駆動することにより、停止している用紙３０３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙３０３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙３０３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３０３を排紙する。
【００５８】
また、キャリッジ３１３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド３１４の吐出不良を回復するための回復装置３３７を配置している。回復装置はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ３１３は、印字待機中には回復装置３３７側に移動させられてキャッピング手段でインクジェットヘッド３１４のインク吐出口部分をキャッピングされ、吐出口部分を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全てのノズルのインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００５９】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でインクジェットヘッド３１４の吐出口部分を密封し、チューブを通して吸引手段でノズルからインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口部分に付着したインクやゴミ等はシリコーンゴムなどの部材で拭うことにより除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。前述のように、本発明のノズルプレートは撥インク性、吐出安定性が優れているため、長期にわたり安定した記録が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上に詳細に説明したように、本発明によれば、良好な撥インク性と十分な剛性を持ち安定した吐出性能を発揮するノズルプレートを実現でき、また、ノズルプレートの変形、破損が生じにくくなるためハンドリング性、量産性も向上する等々の効果を得られる。したがって、このようなノズルプレートを備える液滴吐出ヘッド、該液滴吐出ヘッドを使用する画像形成装置においても同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ノズルプレート・ベースの製作工程の一例を説明するための概略断面図である。
【図２】
ノズルプレートの撥インク処理工程の一例を説明するための概略断面図である。
【図３】
ノズルプレート・ベースの製作工程の他の例を説明するための概略断面図である。
【図４】
実施例及び比較例の評価結果を示す図である。
【図５】
ＰＡＩフィルム、ＰＩフィルムの加熱変化を示す図である。
【図６】
加熱処理によるＮｉめっき膜の硬度変化を示す図である。
【図７】
加熱によるＮｉの脆化を示す図である。
【図８】
本発明のノズルプレートを用いたインクジェットヘッドの一例を示す分割斜視図である。
【図９】
上記インクジェットヘッドのチャンネル方向と直交する方向の概略部分断面図である。
【図１０】
上記インクジェットヘッドのチャンネル方向の概略部分断面図である。
【図１１】
本発明のノズルプレートを組み込んだインクジェットヘッドを使用するインクジェット記録装置の一例を示す概略斜視図である。
【図１２】
上記インクジェット記録装置の内部構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０１  ＳＵＳ基板
１０３  レジストパターン
１０４  Ｎｉめっき層
１０５  ノズルプレート・ベース
１０６  ノズル
１０７  ドライフィルムレジスト
１０８  Ｎｉ−ＦＥＰ共析めっき層
１２０  ＰＩフィルム
１２１  ノズル
１２２  Ｎｉめっき膜
１２３  ノズルプレート・ベース